基于铜-半胱氨酸纳米颗粒增强乳腺癌光热/化学动力学协同治疗新策略

《RSC Advances》：A novel copper-based nanosystem for augmented breast cancer photothermal and chemodynamic therapy

本研究针对乳腺癌转移和复发难题，开发了具有手性依赖性的铜-半胱氨酸纳米颗粒（Cu-Cys NPs），通过协同光热治疗（PTT）和化学动力学治疗（CDT）实现高效肿瘤消融。实验表明dl-Cu-Cys NPs在近红外光照射下可将光热转换效率提升至22.4%，并通过Fenton样反应显著增强活性氧生成，在4T1荷瘤小鼠模型中有效抑制原发性肿瘤生长和肺转移。该研究为转移性肿瘤治疗提供了新型纳米平台。

　　

乳腺癌作为全球女性发病率最高的恶性肿瘤，其治疗难点主要在于术后转移和复发。传统的手术切除和化疗对转移性病灶效果有限，因此开发新型治疗策略迫在眉睫。近年来，光热治疗（PTT）因其非侵入性和时空可控性受到关注，而化学动力学治疗（CDT）则通过肿瘤微环境（TME）内Fenton反应产生羟基自由基杀伤细胞。铜基纳米材料因其高效催化活性和近红外吸收特性，成为实现PTT/CDT协同治疗的理想载体。本研究在《RSC Advances》发表的论文中，伊朗赞詹医科大学团队通过巧妙的分子设计，构建了具有手性依赖性的铜-半胱氨酸纳米颗粒，为突破乳腺癌治疗瓶颈提供了新思路。

研究人员主要采用以下关键技术：通过配位反应合成dl/l-Cu-Cys NPs并利用透射电镜（TEM）和扫描电镜（SEM）进行形貌表征；通过紫外-可见光谱和傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析光学特性；采用MTT法和流式细胞术评估体外抗肿瘤效果；建立4T1荷瘤小鼠模型进行体内治疗实验；通过H&E染色观察组织病理学变化。

3.1. 纳米颗粒的制备与表征

研究发现使用dl-型和l-型半胱氨酸会形成不同形貌的纳米颗粒：前者呈米粒状（38.25±6.99 nm），后者为球形。FTIR光谱证实铜与半胱氨酸通过Cu-S键结合，dl-Cu-Cys NPs具有更窄的带隙（4.21 eV），预示其更佳的光吸收能力。能谱分析显示dl-Cu-Cys的铜含量达64.74 wt%，显著高于l型变体（15.01 wt%）。

3.2. 光热与化学动力学性能评估

dl-Cu-Cys NPs表现出浓度和功率依赖的光热效应，在400 μg/mL浓度和1.5 W/cm²功率下最高升温至58°C，光热转换效率达22.4%。在化学动力学性能方面，其通过铜催化Fenton样反应有效降解亚甲基蓝，近红外照射可进一步促进羟基自由基和单线态氧生成。

3.3. 体外抗肿瘤效果验证

MTT实验显示20 μg/mL dl-Cu-Cys联合近红外照射使4T1细胞存活率降至40%。流式细胞术检测表明该处理使细胞凋亡率显著增加，活死染色显示大量红色死亡细胞。DCFH-DA荧光探针证实近红外照射可显著增强细胞内活性氧水平。划痕实验进一步证明该处理能抑制63.54%的细胞迁移。

3.4. 体内治疗效果评估

在4T1荷瘤小鼠模型中，瘤内注射dl-Cu-Cys并近红外照射5分钟后肿瘤温度升至48°C。治疗14天后，dl-Cu-Cys(+NIR)组肿瘤重量仅5 mg，显著低于PBS组（350 mg）。H&E染色显示治疗组肿瘤细胞出现核固缩和凋亡，且肺转移结节明显减少，证明该疗法能有效抑制肿瘤转移。

该研究成功构建了一种具有手性依赖性的多功能纳米平台，通过协同光热治疗和化学动力学治疗实现了对原发性肿瘤的高效消融和转移抑制。dl-Cu-Cys NPs独特米粒状结构赋予其优异的光热转换效率和催化活性，在近红外照射下可同时引发局部高温和活性氧风暴，有效诱导肿瘤细胞凋亡并抑制迁移。这种双模式治疗策略为克服乳腺癌转移难题提供了新思路，其基于内源性过氧化氢响应的特性更有利于减少系统毒性，展现出良好的临床转化前景。后续研究可进一步优化靶向性和生物分布，推动该纳米平台向临床应用迈进。